Разведка в мире атомов

Вдумчивых людей давно интересовала причина удивительного постоянства формы кристаллов. Поваренная соль всегда кристаллизуется в виде кубиков. Горный хрусталь имеет форму шестигранных столбиков, сера – иголочек, а снежинки – шестиугольных пластинок, которые, сцепляясь между собой, образуют красивые шестилучевые звездочки.

Геометрически правильная форма кристаллов наводила на мысль, что атомы и молекулы вещества располагаются в кристаллах в строгом порядке. Кристаллы – это своеобразные архитектурные сооружения, в которых каждый атом занимает свое место (рис. 49).

Рис. 49. Расположение атомов в кристалле поваренной соли.

Рентгеновские лучи позволили проверить и подтвердить эту догадку.

На кристалл сернистого цинка направили узкий пучок рентгеновских лучей, а позади кристалла на некотором расстоянии поставили фотографическую пластинку (рис. 50).

Рис. 50. Схема прибора для просвечивания кристаллов.

Если бы вещество в кристаллах было не ажурным, а сплошным, то и тень кристаллов получилась бы сплошной, равномерно серой. Однако изображение кристалла на рентгеноснимке получилось не однообразным.

В центре изображения темнело круглое пятно с расплывчатыми краями. Оно было образовано теми лучами, которые прошли сквозь кристалл прямо, не меняя своего направления. Вокруг центрального пятна виднелись весьма сложные узоры, составленные из маленьких черных точек. Эти точки располагались дугами, которые причудливо перекрещивались и переплетались между собой.

Глядя на какое‑ нибудь здание, нельзя представить себе, как расположены внутри него перегородки, комнаты, проходы, коридоры. Точно также, глядя снаружи на кристалл, нельзя догадаться, как он «распланирован» внутри.

Для рентгеновских лучей кристаллы прозрачны. Пронизывая кристалл, рентгеновский луч встречает на своем пути слои и ряды атомов, образующих как бы внутренние перегородки. Отражаясь от этих перегородок, луч изменяет свой путь, отклоняется в сторону и, покидая кристалл, он запечатлевает на пластинке все особенности внутреннего строения кристалла.

Правильное симметричное расположение пятнышек и точек на снимке доказывало, что атомы в кристалле размещены не в беспорядке, они образуют, как говорят физики, пространственную решетку. Расстояние между атомами и их расположение в кристалле подчинены определенным и строгим законами, обусловленным природными особенностями атомов, образующих кристалл, и их связью между собой.

Рентгенограмма кристалла – это донесение разведчика, побывавшего в мире атомов.

В 1913 году, по узорам, обозначавшимся на фотопластинке, московский профессор Ю. В. Вульф расшифровал особенности внутреннего строения некоторых кристаллов, установил расположение атомов в частицах вещества и научился по рентгеноснимку определять, какие именно атомы входят в состав того или иного химического соединения или сплава.

Удивительная разница между алмазом и графитом получила простое объяснение. Эти два вещества имеют различное строение. В алмазе атомы углерода размещены тесней, чем в графите, расположены они по углам трехгранных пирамид и крепко спаяны друг с другом. В графите атомы размещены просторнее и расположены слоями (рис. 51).

Рис. 51. Расположение атомов углерода в алмазе (слева) и в графите (справа).

Итак, электрон, покоренный человеком, стал нести службу в рентгеновских трубках. Ударяясь со всего разгона об анод, теряя скорость, он излучает рентгеновский квант, обладающий большой энергией.

Рентгеновские лучи помогают борьбе за здоровье и жизнь человека.

Они сделали наши глаза настолько зоркими, что позволили человеку проникнуть взглядом в мир атомов, помогли разгадать строение вещества.

Невидимое стало видимым, непрозрачное – прозрачным.

Это был лишь первый шаг новой отрасли электротехники – электроники.